基于LQR的车体与车下设备耦合振动控制及共振效应研究

雒耀祥，缪炳荣，陈翔宇，彭齐明，蒋钏应

（西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都610031）

高速列车车体轻量化的设计原则在实现车体质量减轻、运行能耗降低的同时，也不可避免使得车体的动态性能恶化。其主要原因一方面是车体刚度下降，另一方面是运行速度的提高使得随机不平顺激扰的频域加宽，更容易激发车体的垂弯模态。其中车体1阶垂弯频率正好位于人体感受敏感的频率范围内，会使旅客乘坐舒适性会出现不同程度的恶化[1]。而车体刚度不足，使得车辆在运行过程中容易发生共振。所激发的共振可能会使车体与设备之间的连接处发生局部的颤振，从而造成车辆零部件的松动或者容易产生疲劳破坏[2]。为尽可能降低上述不利影响，需采取相应的减振和隔振措施对车体振动进行抑制。

文献[1，3–7]分析了车下设备吊挂参数对车体弹性振动的影响，并对合理的参数匹配给出建议。这些研究是从DVA(Dynamic vibration absorber)理论出发，属于车体弹性振动抑制的被动方法。被动方法的不足在于设计参数难以满足不同的复杂工况。为此，有必要从振动控制的角度来对其进行补充研究。

曾京和罗仁[8]在模型中考虑半主动开关减振器，分析其对车体振动的影响。Zheng[9]将主动二系悬挂和结构阻尼相结合，同时对车体的刚性和弹性振动进行抑制。曹辉等[10]提出改善垂向平稳性的鲁棒控制方法。以上文献虽然对车体弹性振动抑制从控制角度进行了研究，但缺少对车体与车下设备耦合振动的考虑。……